Consideracions energètiques de l'eixample de cerdà by Moisès Morató-Güell

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Consideracions energètiques de L'Eixample de Cerdà. Moisès Morató Güell

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Aquest document ha estat elaborat per Moisès Morató Güell des de setembre de 2016 fins l’abril de 2017. Tant els càlculs de radiació com d’hores de sol han estat efectuats amb el programari CERCASOL, desenvolupat pel mateix autor. Es permet la reproducció del mateix sempre que es faci esment de la font.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

ÍNDEX

Orientació de l'entramat de l’eixample i democràcia solar. ................................................. 4

Transformació de la trama de Cerdà..................................................................................... 8

Selecció d’illes. .................................................................................................................... 10

Radiació solar en façanes. ................................................................................................... 12

Radiació solar a l'espai públic.............................................................................................. 26

Autosuficiència energètica i espai públic ............................................................................ 35

Irradiància solar en una illa de l’Eixample actual. ............................................................... 40

Grau d'autosuficiència de les illes de l’Eixample................................................................. 42

Ventilació creuada i habitabilitat. ....................................................................................... 46

10 Superilles, autosuficiència i electrificació de la ciutat........................................................ 50 11 ANNEXOS ............................................................................................................................. 54 11.1

Gràfics Hores de sol i radiació solar directa en façanes. ............................................. 55

11.2

Gràfics Hores de sol i radiació solar directa a l’espai públic. ...................................... 68

11.3

Règim basal en el sector residencial ........................................................................... 77

11.4

Rati entre radiació rebuda en el pla horitzontal i superfície inclinada 30 sud. ......... 81

11.5

Potencial de captació solar en l’espai públic mitjançant pèrgoles FV. ....................... 82

11.6

Consum d’energia a l’espai públic. .............................................................................. 92

11.7

Determinació genèrica del nombre de plantes autosuficients en un edifici. ............. 96

11.8

Radiacions sobre superfícies inclinades a Barcelona. Orientació sud....................... 101

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

1 Orientació de l'entramat de l’eixample i democràcia solar. L'entramat que va idear Ildefons Cerdà per l’Eixample de Barcelona es troba girat exactament a 45 graus respecte l’orientació nord-sud. Aquesta orientació respon a un dels principals reptes de Cerdà : millorar els aspectes higiènics de la ciutat. Una millor higiene urbana requeria un teixit que permetés tenir tant una òptima insolació com una bona circulació de corrents d’aire. Els condicionants locals durant l'estiu -quan no hi ha presència preponderant de fenòmens d'escala global- imposen les brises, que són corrents d'aire impulsats per la diferència de temperatura entre la terra i el mar. Durant el dia el sentit de la brisa és el de mar-muntaya i durant la nit muntanya-mar. De forma simplificada, al llarg del litoral català s'establiria un cicle com el següent.

Corrents d'aire locals predominants al litoral català. Durant el dia, la major temperatura del terra fa ascendir aire que es substituït per aire provinent de la costa. Durant la nit la superfície del terra es refreda més ràpidament que la del mar i la situació s'inverteix. FONT: Pla de Millora energètica de Barcelona.

No obstant, cal entrar en detall a la ciutat de Barcelona i atendre de manera més precisa la rosa dels vents. Els següents gràfics mostren les roses dels vents al port de Barcelona durant l'època d'estiu i hivern. Tal i com justifica el Port de Barcelona en el seu web, durant l'hivern els vents predominants es veuen influenciats fortament per les borrasques provinents de l'atlàntic, mentre que l'estiu el vent ve marcat per la influència de les brises marines, amb una forta component sud.

Roses dels vents al port de Barcelona (hivern-estiu). Font: Elaboració pròpia a partir de dades de http://www.portdebarcelona.cat

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Roses dels vents al port de Barcelona (primavera-tardor). Font: Elaboració pròpia a partir de dades de http://www.portdebarcelona.cat

Un dels fets destacables és que al superposar les dues roses dels vents sobre la trama urbana de l'Eixample, els principals corrents d'aire a l'estiu transcorren en la direcció Llobregat- Besòs i no mar-muntanya com cabria esperar. Durant l'hivern, els vents es desplacen just 90 graus cap, escombrant, ara si, els carrers de muntanya cap a mar.

Superposició de les roses dels vents sobre l'entramat de l'Eixample Font: Elaboració pròpia a partir de dades de http://www.portdebarcelona.cat

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

+ Superposició de les roses dels vents sobre la ciutat de Barcelona. Contràriament al que cabria esperar, les corrents predominants durant l'estiu s'estableixen paral·lelament a la línea de costa. Els corrents d'aire muntanya-mar succeeixen durant l'hivern. Font: Elaboració pròpia a partir de dades de http://www.portdebarcelona.cat

La prioritat de Cerdà va ser, probablement, l’establiment d'aquests corrents d’aire dins l’entramat urbà, un fet que s'aconseguia alineant els carrers segons la direcció dels corrents d’aire locals predominants. Cerdà estableix exactament la orientació de la trama de l'Eixample amb una desviació de 45 graus respecte el Nord, fet que sembla indicar que la condició solar per a Cerdà no era pas secundaria: és justament aquesta orientació la redistribueix de manera òptima i equitativa la radiació rebuda per les diferents façanes de les illes. Així doncs, tant per als requeriments de ventil·lació com per isotropia solar la orientació proposada per Cerdà era la més idònia. Com es demostrarà més endavant, no és cert que la orientació de les illes proposades per Cerdà afavorissin la captació solar del conjunt, afavorien la redistribució solar. S'ha realitzat una simulació de les hores de sol que reben les diferents façanes d'una illa sense obstacles visuals sota dues hipòtesis: orientació nord-sud i amb amb una desviació de 45 (proposta Cerdà). La simulació s'ha realitzat en el període setembre a març, quan més requerida és la radiació solar. El resultat global és que en ambdós casos el temps durant el qual el sol és potencialment visible per a una illa és de 5,1 hores al dia. No obstant, la distribució d'aquests temps és molt diferent i determina de forma decisiva la bondat de l'orientació que va escollir Cerdà. En el cas d'establir una orientació pura nord-sud, la façana Nord no rep ni una hora de sol durant els sis mesos que van de l'equinocci de tardor (setembre) al de primavera (març). Les façanes est i oest reben 5,2 hores de sol mentre que les façanes més beneficiades de la presència solar són les orientades a sud amb la possibilitat de veure el sol 10,3 hores al dia.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Hores que el sol és visible (h/dia) per a les diferents façanes d’una illa orientada Nord-Sud Font:Elaboració pròpia BCNecologia.

En el cas d'establir una orientació de l’illa a 45 graus, la quantitat de radiació es redistribueix, deixant un mínim d’hores de sol (2,3 hores/dia en promig) per a les orientacions menys afavorides (nord-est i nord-oest) i rebaixant les hores de radiació fins a 7,9 hores/dia per les orientacions més beneficiades (sud-est i sud-oest). Sens dubte aquesta orientació afavoreix l’equitat solar entre façanes d’illa i suposa una solució que maximitza la democratització solar.

Hores que el sol és visible (h/dia) per a les diferents façanes d’una illa orientada a 45 . Font:Elaboració pròpia BCNecologia.

Una anàlisi del coeficient de variació (mesura de dispersió) de les dues orientacions, dona un valor de 0,82 per a la orientació horitzontal enfront a un 0,63 per l’orientació a 45. Per tant l’orientació proposada per Cerdà millora l’equitat solar en un 30 %.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

2 Transformació de la trama de Cerdà. En l’apartat anterior s’ha fet una primera aproximació als avantatges que suposa tenir un entramat d’illes a 45 graus pel que fa a la redistribució d'insolació a les illes de l’Eixample. No obstant, el format d’illes que va presentar Cerdà no eren les que actualment s’han consolidat. Tan per forma com per alçades la configuració original dissenyada per Cerdà ha patit transformacions al llarg dels anys. La transformació de les illes originals dissenyades per Cerdà fins a l’actualitat es poden resumir en un tancament de les illes i en un augment considerable de les alçades que en origen es van proposar. Pel què fa a les altures reguladores, de forma simplificada es passa d’una altura de 16 metres proposada per Cerdà a una màxima de 26 (incloent àtic). Aquest augment d’altura té uns efectes notables sobre la disminució de radiació que reben tant les façanes dels edificis com l’espai públic.

Variació d’altures reguladores entre la proposta original del Pla Cerdà i el resultat actual.

Pel que fa al disseny de les illes en planta, hi ha una transformació radical. Cerdà proposa un teixit urbà porós, configurat en conjunts d’illes compostos per combinacions d’ unitats en forma de “L”, de “U” i de “I”.

Diferents tipologies d’illes proposades en el Pla Cerdà.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

La transformació gradual de la proposta va acabant tancant les diverses propostes i assolint finalment el format conegut d’ illes en forma de “O”.

Configuració actual de les illes de l’Eixample.

El format que va proposar Cerdà mostra un teixit urbà molt més porós, amb espais públics més amplis que els actuals. En els propers capítols es contraposarà quina és la incidència solar en els diferents models de trama urbana plantejats per Cerdà i l’actual.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

3 Selecció d’illes. Com s’ha comentat, s’ha considerat una classificació les illes proposades per Cerdà en configuracions formades peces en forma de “I” , de “L” i de “U”. S’han seleccionat 3 subàrees del projecte de l’Eixample de 1863, representatives d’aquests tres formats d’agrupacions de tipus d’illa.

Selecció de grups d’illes sobre la proposta de l’Eixample de Barcelona (1863).

Ampliació de les àrees seleccionades.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Els grups d’illes ampliats i orientats seran la base pels propers estudis energètics:

Grups d’illes seleccionats de la proposta del Pla Cerdà.

Aquestes configuracions es compararan entre elles i el format de la trama actual de l’eixample barceloní.

Configuració actual de l’Eixample.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

4 Radiació solar en façanes. Una observació qualitativa ja permet extreure unes primeres conclusions sobre els beneficis de la trama d’en Cerdà. L’entramat actual té una configuració densa, amb espais públics molt inferiors als proposats per Cerdà.

Entramat tipus actual de l’Eixample barceloní.

Entramats tipus de l’Eixample barceloní (1863) proposats per Cerdà i façanes amb millor exposició solar respecte l’entramat actual.

Els tres entramats inferiors mostren les façanes que reben un millor assolellament pel sol fet de no tenir obstruccions visuals respecte al sud (amb comparació amb la trama actual). A banda d’aquest fet, la menor altura dels edificis proposada per Cerdà augmentava la quantitat d’hores de sol rebudes a les diferents alçades dels edificis. Per avaluar de manera més precisa quina és la quantitat d’energia rebuda per a les diferents configuracions d’illes s’ha efectuat una anàlisi de detall en certs punts de referència de les illes, tant en cas actual com en la proposta de l’Eixample de 1863. S’han escollit punts significatius en les diferents propostes de trames urbanes per a valorar la radiació rebuda en diferents façanes i a diferents alçades.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Identificació de punts en façana per a les diferents configuracions d’illes.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Per facilitar la identificació de les façanes en els diferents models aquestes s’han enumerat a partir de la seva orientació. Així per exemple el punt 5 fa referència a una façana entre carrers orientada a nord-oest. El punt 4 fa referència a una façana també orientada a nord-oest però en aquest cas no està ubicada entre carrers.

Ubicació de punts de referència segons orientació.

Per a cadascun dels punts es mesura la quantitat de radiació [kWh/m2/dia] i hores en que el sol [hores/dia] és potencialment visible a diferents alçades sota cornisa. Les alçades triades tenen les cotes (0m, -4m, -8m, -12m i -16m) pel que fa a les illes del pla del 1863 i cotes de (0m, -4m, -8m, -12m ,-16m, -20m i -24 m) per a les illes actuals.

Cotes sota cornisa on es calculen les radiacions per a les dues tipologies d’illa (segons altures). .

S’ han avaluat pels diferents punts d’estudi les hores en que el sol es visible al dia i la radiació directa rebuda del sol [kWh/dia/m2]. La totalitat de resultats apareixen a l’Annex 9.1 Gràfics hores de sol i radiació solar directa en façanes. Com a mostra representativa o extracte d’aquests resultats, la figura següent mostra quines són les hores de sol entre setembre i març que hi ha disponibles a l dia en promig per a les diferents configuracions (“I”, “L””U” i “O”) a 12 metres per sota de cornisa (z= -12).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Mitjana d’hores de sol al dia (d’octubre a març) per a les diferents configuracions a una altura de -12 metres sota cornisa.

A continuació es realitza un estudi de detall de l’evolució d’hores de sol i radiació al llarg de l’any per als diferents punts de control.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus P1. Per a les diferents tipologies d’illes i per las punts tipus (P1) les hores de sol rebudes al llarg de l’any han estat les següents (cota Z= -12).

Identificació dels punts tipus (P1) per a les diferents configuracions d’illa.

10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0

illa "I" P1

illa "L" P1a

1,0

illa "U" P1

illa "O" P1

illa "L" P1b

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Hores de sol en els punts tipus P1 a z= -12.

Els punts (P1) pertanyen a façanes orientades a sud-est. Els resultats donen una maximització d’hores de sol anuals en el format d’illes en forma de “L” degut al gran espai que generen. No obstant, el format en “I” dona una quantitat d’hores solars més estable durant tot l’any, assolint el millor comportament (7,3 hores de sol) els mesos de desembre i gener. Les illes en “O” són les que veuen més compromesa la quantitat d’hores de sol a l’hivern, situant la quantitat d’hores/dia en 5 hores. El perfil d’hores/dia és relativament constant al llarg de l’any per a tots els casos. 16

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus P2. Per a les diferents tipologies d’illes i per las punts tipus (P2) les hores de sol rebudes al llarg de l’any han estat les següents (cota Z= -12).

Identificació dels punts tipus (P2) per a les diferents configuracions d’illa.

10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 illa "I" P2 illa "U" P2a

1,0

illa "L" P2a illa "U" P2b

illa "L" P2b illa "O" P2

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Hores de sol en els punts tipus (P2) a z= -12.

El punt (P2) té orientació sud-oest i presenta un perfil de hores de sol molt semblant al punt (P1). La illa en forma de “O” presenta la illa tipus “0” rep menys hores de sol que la resta, i els mesos d’hivern aquesta mancança encara és més acusada: durant el més de gener els punts (P1) de les illes plantejades per Cerdà tenen una visibilitat solar entre 6 i 7,5 hores mentre que les illes actuals no arriben a les 5 hores de visió solar directa.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus P3. Per a les diferents tipologies d’illes i per las punts tipus (P3) les hores de sol rebudes al llarg de l’any han estat les següents (cota Z= -12).

Identificació dels punts tipus (P3) per a les diferents configuracions d’illa.

10,0 9,0 8,0

illa "I" P3

illa "L" P3a

illa "L" P3b

illa "U" P3a

illa "U" P3b

illa "O" P3

7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Hores de sol en els punts tipus (P3) a z= -12.

Els punts orientats a nord-est presenten un perfil d’hores amb visió solar diàries amb una elevada alternança anual, passant de les 0,5 hores en promig els mesos de desembre-gener i arribant a un promig de 5,5 hores al mes de juny. Els punts més perjudicats en quan a poques hores de sol durant l’hivern són el punt (P3) de les illes tipus “O” i el punt (P3b) de les illes tipus “U”.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus P4. Per a les diferents tipologies d’illes i per las punts tipus (P4) les hores de sol rebudes al llarg de l’any han estat les següents (cota Z= -12).

Identificació dels punts tipus (P4) per a les diferents configuracions d’illa.

10,0 illa "I" P4 illa "U" P4

9,0

illa "L" P4a illa "O" P4

illa "L" P4b

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Hores de sol en els punts tipus (P4) a z= -12.

Aquest cas presenta façanes orientades a nord-oest. Els perfils de distribució de les hores de sol és molt similar als grups anteriors (P3). Els casos més diferenciats són la illa “O” sense hores des de el mes de novembre a febrer. El millor comportament el presenta el punt P4 de la illa en format “I”.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus P5, P6, P7 i P8. Els casos de punts P5 P6 P7 i P8 s’han assimilat a totes les illes per igual, ja que correspon a la radiació rebuda en façana entre dos fronts d’illa separats per un carrer.

Identificació dels punts tipus entre carrers (P5, P6, P7 i P8 per a les diferents configuracions d’illa. 10,0

10,0 Z =0 Z= -16

9,0

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

Z =0 Z= -16

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punts (P5) i (P6) assimilables a tots els formats d’illa

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

Punts (P7) i (P8) assimilables a tots els formats d’illa

Hores de sol en els punts tipus (P5) (P6) (P7) i (P8)

Els punts (P5) (P6) (P7) i (P8) corresponen a punts de façana entre carrers. Els punts (P5) (P6) estan orientats a nord-oest i nord-est respectivament i per tant presenten unes hores de sol 20

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

menors als punts (P7) (P8), orientats a sud-oest i sud-est. Sobretot pel que fa a l’hivern, on la forma de campana és molt més marcada en els punts (P5) (P6) i s’arriba a un interval d’hores de sol durant els mesos de desembre i gener entre les 0 i 1,7 hores/dia. Per a les orientacions sud (P7) (P8), fins a la cota z= -12 les hores de sol a l’hivern estan per sobre de les 4 hores/dia. En els gràfics es pot visualitzar les diferents sensibilitats que presenten els dos gràfics sobre la disponibilitat d’hores de sol a mesura que es baixa de cota sota cornisa. Amb més detall els següents gràfics donen les hores de sol màximes assolibles per als punts p5, p6, p7 i p8 (representatius de tots els formats d’illes “I”, “L” “U” i “O” a diferents cotes Z sota coberta. Punts tipus p5 i p6 10,0 gen

feb

mar

9,0 8,0

hores de sol al dia

7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z= -20

Z= -24

altura sota cornisa

Punts tipus p7 i p8 10,0 gen

feb

mar

9,0 8,0

hores de sol al dia

7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z= -20

Z= -24

altura sota cornisa

Hores de sol en els punts tipus (P5) (P6) (P7) i (P8) en els mesos de gener a març

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Els següents gràfics mostren com es redueix la quantitat d’hores de sol diàries i radiació solar directa [kWh/m2/dia] a mesura que es va descendint al llarg de les façanes per als punts p1,p2,p3 i p4. Les anàlisis es duen a terme en els mesos de gener (hivern) i juliol (estiu). Les hores de sol a l’hivern donen un ordre de la quantitat de llum rebuda i qualitat ambiental. La radiació solar directa és més significativa per avaluar potencials radiatius o sobreescalfaments. Hores al dia per al mes de gener segons cota sota cornisa. 9,0

9,0

Punts tipus p1

Punts tipus p2

8,0

8,0 7,7 7,4

7,0

7,0 6,7 6,0

hores de sol al dia

6,0

5,0

4,0

3,0

5,3 5,0

4,0

3,9

3,0

2,0

p1 illes "I"

p1a Illes "L"

p1b Illes "L"

1,0

p1 illes "U"

p1 illes en "0"

0,0

p2 illes "I"

p2a Illes "L"

p2b Illes "L"

p2a illes "U"

p2b illes "U"

p2 illes en "0"

0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

altura sota cornisa

Punts tipus P1

Punts tipus P2

9,0

Z= -12

Z= -16

9,0

Punts tipus p3

Punts tipus p4

8,0

7,0

p3 illes "I"

p3a Illes "L"

p3b Illes "L"

p3a illes "U"

p3b illes "U"

p3 illes en "0"

7,0

p4 illes "I"

p4a Illes "L"

p4 illes "U"

p4 illes en "0"

p4b Illes "L"

6,0

hores de sol al dia

6,0

hores de sol al dia

Z= -8

altura sota cornisa

5,0

4,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,0 1,3

1,0

0,8

0,0

0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

0,0 Z= -12

0,0

0,0 Z= -16

Z =0

Z= -4

Z= -8

altura sota cornisa

Punts tipus P3

Punts tipus P4

Z= -12

Mitjana d’hores de sol al dia per al mes de gener des de cota Z=0 fins a cota Z=-12.

Els resultats evidencien la importància de la façana orientada a sud (punts p1 i p2) durant l'hivern.

Z= -16

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Hores al dia per al mes de juliol segons cota sota cornisa. 9,0

9,0

Punts tipus p1

Punts tipus p2

8,4 8,0

8,0

7,0

6,0

8,0 7,3 6,8

hores de sol al dia

6,3

5,0

4,0

5,0

4,0

3,0

2,0

p1 illes "I"

1,0

p1a Illes "L"

p1 illes "U"

p1b Illes "L"

1,0

p1 illes en "0"

0,0

p2 illes "I"

p2a Illes "L"

p2b Illes "L"

p2a illes "U"

p2b illes "U"

p2 illes en "0"

0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

Z= -8

altura sota cornisa

Punts tipus P1

Punts tipus P2

9,0

Z= -12

Z= -16

9,0

Punts tipus p3

Punts tipus p4

8,0

7,0

6,1

6,0

5,8 hores de sol al dia

hores de sol al dia

5,4 5,1

5,0

4,6 4,0

3,0

5,0

4,0

3,0

2,0

p3 illes "I"

p3a Illes "L"

p3b Illes "L"

p3a illes "U"

p3b illes "U"

p3 illes en "0"

1,0

0,0

p4 illes "I"

p4a Illes "L"

p4 illes "U"

p4 illes en "0"

p4b Illes "L"

0,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

Z= -8

altura sota cornisa

Punts tipus P3

Punts tipus P4

Mitjana d’hores de sol al dia per al mes de juliol des de cota Z=0 fins a cota Z=-12.

Z= -12

Z= -16

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Radiació directa [kWhm2/dia] per al mes de gener segons cota sota cornisa. 2,00

2,00

Punts tipus p2

1,80

1,60

1,40

1,20

1,20 kWh/m2/dia

kWh/m2/dia

Punts tipus p1

1,00

0,80

0,60

0,40

p1 illes "I"

p1a Illes "L"

p1b Illes "L"

0,20

p1 illes "U"

p1 illes en "0"

0,00

p2 illes "I"

p2a Illes "L"

p2b Illes "L"

p2a illes "U"

p2b illes "U"

p2 illes en "0"

0,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

altura sota cornisa

Punts tipus P1

Punts tipus P2

2,00

Z= -12

Z= -16

2,00

Punts tipus p3

Punts tipus p4

1,80

1,60

p3 illes "I"

p3a Illes "L"

p3b Illes "L"

p3a illes "U"

p3b illes "U"

p3 illes en "0"

1,60

1,40

1,20

1,20 kWh/m2/dia

kWh/m2/dia

Z= -8

altura sota cornisa

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0,20 0,03 Z =0

0,01 Z= -4

0,00 Z= -8

0,00 Z= -12

p4a Illes "L"

p4 illes "U"

p4 illes en "0"

p4b Illes "L"

1,00

0,80

0,00

p4 illes "I"

0,00

0,00 Z= -16

Z =0

Z= -4

Z= -8

altura sota cornisa

Punts tipus P3

Punts tipus P4

Radiació [kWh/m2/dia] per al mes de gener des de cota Z=0 fins a cota Z=-12.

Z= -12

Z= -16

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Radiació directa [kWhm2/dia] per al mes de juliol segons cota sota cornisa. 2,00

Punts tipus p1

Punts tipus p2

1,80

1,60

1,40

1,20

1,20 kWh/m2/dia

kWh/m2/dia

2,00

1,00

0,80

0,60

0,40

p1 illes "I" 0,20

p1a Illes "L"

p1 illes "U"

p1b Illes "L" 0,20

p1 illes en "0"

0,00

p2 illes "I"

p2a Illes "L"

p2b Illes "L"

p2a illes "U"

p2b illes "U"

p2 illes en "0"

0,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

altura sota cornisa

Punts tipus P1

Punts tipus P2

2,00

Z= -12

Z= -16

2,00

Punts tipus p3

Punts tipus p4

1,80

1,60

1,40

1,20 kWh/m2/dia

Z= -8

altura sota cornisa

1,13 1,07 1,01

1,00

0,91 0,81

0,80

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

p3 illes "I"

p3a Illes "L"

p3b Illes "L"

p3a illes "U"

p3b illes "U"

p3 illes en "0"

0,20

0,00

p4 illes "I"

p4a Illes "L"

p4 illes "U"

p4 illes en "0"

p4b Illes "L"

0,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

Z= -4

Z= -8

altura sota cornisa

Punts tipus P3

Punts tipus P4

Radiació [kWh/m2/dia] per al mes de juliol des de cota Z=0 fins a cota Z=-12.

Z= -12

Z= -16

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

5 Radiació solar a l'espai públic. Semblantment a l’estudi de radiació solar en façanes s’han escollit un determinat nombre de punts en l’espai públic i s’han simulat les hores de sol i radiació solar rebuda al llarg de l’any. Les simulacions es faran a dues alçades diferents dels edificis: a 16 i 23 metres.

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Identificació de punts en l’espai públic per a les diferents configuracions d’illes.

A simple vista és pot fer una valoració qualitativa de la quantitat de radiació que rep en promig l’espai públic en les trames de Cerdà “I”, “L” i “U” respecte el format actual “O”: els 3 punts triats (a) (b) i (c) de l’espai públic de les illes en “O” tenen un espai molt més reduït que l’Eixample projectat el 1863. Aquests tres punts són característics de l’espai públic en general 26

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

per a les illes en format “O” i representen només casos específics (veure les figures anteriors) dins de la configuració de l’Eixample de 1863. La següent imatge mostra quantes hores al dia és potencialment visible el sol en promig des de el mes d’octubre fins al mes de març. Els càlculs s’han realitzat a partir de dues hipòtesis d’altures: 16 i 23 metres.

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Hores de sol mitjanes [hores/dia] entre el mes d’octubre i març per a diferents altures edificatòries (16 i 23 m)

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Els resultats en quan a incidència solar indiquen una evident afectació positiva en els models d’illa projectats per Cerdà. Els valors que resulten de les propostes de Cerdà en els els tipus “I” “L” i “U” (16 m) es mouen entre les 5 i 9 hores/dia per als espais més oberts i entre 2,4 i 5,2 per les àrees ubicades entre carrers (punts a,b i c), la configuració actual, amb una altura tipus promig actual (23 m) dona tan sols uns valors de 1,7 a 2,6 hores/dia de sol. A l’annex 2 es mostra amb detall quina és l’evolució d’hores de sol i radiació solar directa rebuda pels diferents punts. Els següents apartats mostren amb major detall quina és l’evolució mensual de les hores de sol diàries rebudes en les deus hipòtesis d’altures (16 i 23 metres) per totes les configuracions d’illes.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Tots el formats d’illa: “I” “L” “U” i “O”: punts (a) (b) i (c)

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Posició dels punts de control (a) (b) i (c).

Els punts (a) (b) i (c) tenen el mateix comportament per a totes les configuracions d’illes i el resultat en quan a hores de sol diàries rebudes per a aquests punts al llarg de l’any és: 14,0

14,0 Alt = 16

12,0

Alt = 23

Alt = 16

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

Punt (c)

Punts (a) i (b)

Hores de sol al llarg de l’any [hores/dia] per als punts de control (a) (b) i (c) de les illes en format “O”.

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Els punts (a) i (b) tenen un comportament simètric al llarg d’un dia tipus: mentre el punt (a) rep el sol pel matí, el (b) la rep a la tarda, però la quantitat de radiació rebuda per ambdós al llarg del dia és la mateixa. Aquests dos punts reben molt poca radiació solar, inferior a 2 hores/dia en els mesos de desembre i gener. Les diferències d’hores de sol degudes a altures edificatòries (16 i 23 metres) va augmentant quan més proper s’està del mes de juny: en la configuració amb altures de 16 metres s’arriba a 6 hores de sol al dia durant el mes de juny i en la configuració de 23 metres no se superen les 4 hores. La mitjana anual d’hores solars rebudes pels punts (a) i (b) és de 3,6 i 2,3 per a edificis de 16 i 23 metres respectivament. El punt (c) millora significativament les hores de sol degut al fet que rep tant radiació solar durant el matí com a la tarda. Els casos de l’Eixample 1863 presenten uns valors d’hores solars notables (al voltant de 7 hores/dia), excepte els mesos de desembre i gener, que tot i així encara disposen sobre 3 hores/dia de sol. Pel cas d’illes amb edificis de 23 metres la disminució d’hores solars es troba al voltant de 2-4 hores al dia de mitjana respecte als edificis de 16 metres. La mitjana anual d’hores solars rebudes pel punt (c) és de 6,6 i 4,3 per a edificis de 16 i 23 metres respectivament.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Format d’illa “I”:punts (d) (e) i (f)

14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

identificació dels punts

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

oct

nov

des

Punt (d)

14,0 14,0 12,0 12,0 10,0 10,0 8,0 8,0 6,0 6,0 4,0 4,0 2,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

0,0

gen gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

Alt = 23

0,0 oct

nov

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

des

Punt (e)

Punt (f)

Hores de sol al llarg de l’any [hores/dia] per als punts de control (d) (e) i (f) de les illes en format “I”.

Els 3 punts de referència escollits (d) (e) i (f) mostren un comportament molt diferenciat. Mentre el punt (d) presenta un comportament d’ “altiplà” amb una quantitat d’hores de sol molt estable al llarg de l’any, els punts (e) i (f) varien el format de perfil “altiplà” a perfil tipus “muntanya” ja que veuen afectada la captació solar els períodes d’hivern, sobretot el punt (f).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Format d’illa “I”: punts (g) (h) i (i)

14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

identificació dels punts

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

4,0 Alt = 16

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

oct

nov

des

Punt (g)

14,0

2,0

mai

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt (h)

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

Punt (i)

Hores de sol al llarg de l’any [hores/dia] per als punts de control (g) (h) i (i) de les illes en format “U”.

Els punts de referència escollits (g) i (i) presenten una bona cobertura d’hores de sol al dia, fins i tot a l’hivern. Això es deu a que ambdós estan propers als extrems de les illes i tenen l’oportunitat de veure el sol a les primeres hores del matí. El punt h es troba més afectat per la presencia directe de l’illa situada al seu sud.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Format d’illa “L”:punts (d) (e) (f) (g) i (i)

14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

identificació dels punts

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

oct

nov

des

Punts (d) i (f)

14,0 14,0 12,0 12,0 10,0 10,0 8,0 8,0 6,0 6,0 4,0 4,0 2,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16 gen

gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

Alt = 23

0,0

0,0 oct

nov

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

des

Punt (e)

Punt (g)

14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt (i) Hores de sol al llarg de l’any [hores/dia] per als punts de control (d) (e) (f) (g) i (i) de les illes en format “L”.

Aquesta distribució d’illes és la que té un espai públic més ampli i aquest fet es veu reflectit en els gràfics anteriors. La quantitat d’hores de sol al dia rebudes a l’hivern, excepte pel punt (i), són molt elevades, properes a les màximes possibles. Els punts (e) i (g) són els que tenen més hores de sol, amb valors propers a les 8 hores durant mesos de desembre i gener.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Format d’illa “U”:punts (d) (e) (f)

14,0 12,0

Alt = 16

Alt = 23

10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 gen

feb

mar

abr

identificació dels punts

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

4,0 Alt = 16

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

set

oct

nov

des

Punt (d)

14,0

2,0

mai

Alt = 16

Alt = 23

2,0

Alt = 23

0,0

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt (e)

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

Punt (f)

Hores de sol al llarg de l’any [hores/dia] per als punts de control (d) (e) i (f) de les illes en format “U”.

Aquesta distribució d’illes en “U” tancada presenta valors d’hores solars inferiors als altres formats d’illes. No obstant això els valors continuen sent superiors als que es troben en el format d’illes actual.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

6 Autosuficiència energètica i espai públic El consum d’energia associat a l’espai públic deriva principalment de la il·luminació i de la senyalització semafòrica. Ens els annexes 5 i 6 s’ha calculat les necessitats energètiques de l’espai públic i els potencials de captació fotovoltaica. En primer lloc s’ha calculat la superfície d’espai públic (peatonal i l'equivalent de via bàsica) equivalent per a cadascuna de les peces escollides.

Àrees format “I”

Àrees format “U”

Àrees format “L”

Àrees format Format “O” superilla

Àrees format Format “O” actual

Diferents tipologies d’agrupacions de superilles i identificació dels usos dels espais.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

En l'annex 6 s'han calculat detalladament els consums relacionats amb l'espai públic atenent a les diferents tipologies de vies per a les quatre propostes. Els resultats finals són:

superfícies [m2] Format "I" "L" "U" "O" superilla "O" actual 1

Illuminàcia

consum il.luminació

vial

peatonal

total

[lux]

kWh/any

15.952 15.952 15.952 15.952 28.685

88.229 85.730 77.057 31.856 19.123

104.181 101.682 93.009 47.808 47.808

13,1 13,1 13,4 16,7 22,0

117.033 114.884 107.425 68.552 90.453

consum semafors [kWh/any] via via bàsica peatonal 2190 4000 2190 4000 2190 4000 2190 4000 19710 0

total consum [kWh/any] 123.223 121.074 113.615 74.742 110.163

Els ratis de consum en quan a energia consumida en il·luminació i semàfors [kWh/m2/any] per a cada tipologia: 2,50

2,30

kWh/m2/any

2,00 1,56 1,50 1,18

1,19

1,22

"I"

"L"

"U"

1,00

0,50

0,00 "O" superilla

"O" actual

El format “O” presenta un rati de consum més gran ja que la proporció de via bàsica enfront de espai peatonal és elevat. En el cas de les illes actuals (“O” actual) la densitat del consum és notablement superior. Paral·lelament s'ha dut a terme el càlcul de la radiació captada per a superfícies a 5 metres d’altura, inclinades 20 graus i orientades a sud en els diferents grups de control. Els resultats en quan a radiació global anual (directa més difusa) rebuda [kWh/m2.any) es presenten a continuació.

S’ha considerat, en una primera aproximació. que del total de l’espai públic, l’espai que és il·luminat amb caràcter peatonal correspona un 40 % de l’espai total. 36

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Radiació bruta anual [kWh/m2/any] en pèrgoles a 5 metres d’altura, 20 graus d’inclinació, orientació sud.

S’ha escollit el valor de radiació tipus per a les illes “I”, “l” i “U” la mitjana dels resultats obtinguts, ja que tots són elevats i adequats per a la captació. Pel que fa a les illes tipus “O” només s’escull com a punt òptim per a la captació FV, el punt c, en el creuament de carrers.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Confrontant finalment els consums previstos a l’espai públic i els ratis de producció de les pèrgoles solars s’obtenen les superfícies fotovoltaiques necessàries per produir un quantitat d’energia equivalent. Format "I" "L" "U" "O" superilla "O" actual

total consum [kWh/any] 123.223 121.074 113.615 74.742 110.163

[kWh/m2/any] Radiació bruta FV 1443,5 216,525 1534,8 230,22 1439,8 215,97 1156,8 173,52 1156,8 173,52

Superfície requerida [m2] 569 526 526 431 635

En la imatge següent es veuen les zones òptimes per a cada proposta per a la localització de pèrgoles en l'espai públic (color vermell). El cercle verd és la superfície de pèrgola FV requerida per abastir la demanda de l'espai públic en il·luminació i senyalització semafòrica. Com es pot apreciar, només en el cas "O" la superfície requerida és limitada en el lloc millor irradiat. La resta de casos disposen d'un ampli marge per disposar de pèrgoles a diferents indrets.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

en illes format “I”

illes format “U”

format “L”

superilla actual “O"

illes actuals “O"

SItuació de les millors àrees per a la implantació de pèrgoles FV (vermell) i superfície requerida (blau).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

7 Irradiància solar en una illa de l’Eixample actual. Fent una primera valoració de la radiació solar rebuda en façana i en coberta obstruccions visuals) els resultats són els següents:

(sense

Irradiància solar global (kWh/m2/any) rebuda per a diferents orientacions i en coberta a Barcelona. Font: Cercasol by M. Morató.

És fàcilment observable en la figura anterior com en la orientació sud s’obté la millor radiació solar en façana, no obstant tan sols representa un 63 % de la radiació rebuda a coberta. Aquest fet posa en relleu la necessitat de prioritzar la coberta com a superfície captadora d’energia, tant pel què fa a facilitat d’implantació com a radiació rebuda. Tot i aquesta primera aproximació, s’ha de considerar l’efecte d’ombra que produeixen les illes adjacents a la illa que s’analitza. Els següents gràfics analitzen l’ombreig produït a les façanes d’una illa tipus i la seva incidència a diferents altures.

Illes adjacents a una illa analitzada. Cal tenir en compte l’ombreig que aquestes provoquen per valorar la quantitat de radiació real rebuda a diferents altures.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Irradiància solar global (kWh/m2/any) rebuda per a diferents orientacions i coberta a Barcelona per a diferents cotes sota cornisa. Font: M. Morató & Cercasol.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

8 Grau d'autosuficiència de les illes de l’Eixample. Un dels reptes actuals en quan a energia i edificació és aconseguir edificis de consum quasi zero, els anomenats NZEB (sigles en anglès). Aquest és un gran repte, però assumible si s’aconsegueixen edificis amb demandes sensiblement més baixes (alta eficiència) i a la vegada s’aprofiten les superfícies més solejades per a la captació solar fotovoltaica. Aquesta anàlisi es farà sota criteri de balanç zero, és a dir, que l’energia produïda per les plaques fotovoltaiques equival al total del consum elèctric i no es té en consideració cap tipus d’emmagatzematge. Actualment l’acumulació de grans quantitats d’energia elèctrica és inviable econòmicament. No obstant, el consum global d’energia elèctrica en una ciutat és tan gran que no hi ha cap problema en consumir a temps real la producció generada per la producció fotovoltaica actual. A tall d’exemple, la producció fotovoltaica l’any 2014 a Barcelona va suposar sols un 0,1 % del consum elèctric. En el futur, la producció fotovoltaica anirà augmentant i la necessitat d’emmagatzematge per a la seva gestió anirà creixent. No obstant, ara aquest és el menor dels problemes, ja que el consum immediat, sense necessitat d’emmagatzematge d’aquesta energia és factible. A continuació es farà una valoració del grau d’autosuficiència a que pot aspirar una illa de l’Eixample sota dos supòsits: A) captació fotovoltaica en coberta i façanes amb bona radiació B) captació fotovoltaica en coberta

A) Grau d’autosuficiència amb captació FV a coberta i façana. El potencial d’energia elèctrica que pot produir cada illa es calcula a partir de l’energia bruta rebuda a coberta i façana (fins a cota z= -8) i aplicant un rendiment fotovoltaic. S’ha de tenir en compte, a més, la superfície realment disponible, tant a coberta com en façana.

Illa tipus on es pren la coberta i els primers 8 metres de façana sota cornisa com a potencials àrees captadores d’energia.

 Superfícies La prioritat en quan a superfície captadora d’energia és la coberta. La superfície bruta de coberta és de 8.508 m2.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Coberta d’illa amb 8.508 m2.

A continuació les superfícies verticals que s’han escollit com a aptes per a la captació fotovoltaica són les façanes exteriors d’illa que van des de l’est fins l’oest -passant pel sud-. Només es consideren els primers 8 metres sota cornisa com a zona favorable per a la captació.

Les millors façanes per a la captació solar són les que van de est a oest.

Les Superficies brutes característiques dels xamfrans de façana són de 79 m2:

Xamfrans d’illa. La superfície per cada segment de xamfrà (4 m d’altura) és de 79 m2.

Les Superficies brutes característiques de les franges longitudinals de façana són de 344 m2:

La superfície per cada segment longitudinal (4 m d’altura) és de 344 m2.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

 Energia solar bruta per illa -

La radiació solar bruta incident a coberta, assumint un aprofitament del 70 % de l’espai és de 8.677.309 kWh/any.

A les façanes que van d’ est a oest (passant pel sud) i considerant útils els primers 8 metres sota cornisa i un aprofitament del 50 % de la superfície de façana, la radiació solar bruta incident és de 723.307 kWh/any.

En global, la radiació solar en les millors zones de captació d’una illa tipus assoleix un valor de 9.400.616 kWh/any.

 Energia solar fotovoltaica per illa -

Aplicant un factor de rendiment del 15 %, la producció fotovoltaica anual ascendeix a 1.410.092 kWhelec/any.

Per valorar el potencial d’autosuficiència d’una illa s’ha de confrontar el valor d’aquesta energia fotovoltaica amb els consum anual previst en una illa tipus. Per obtenir aquest valor es prendran les hipòtesis anteriors en quan a captació solar. Pel que fa a les hipòtesis de les demandes d’energia s’assumeixen condicions de règim basal i a que totes les demandes són elèctriques. En condicions de règim basal (veure annex 9.3. Règim basal en el sector residencial) el consum elèctric pel sector domiciliari es troba al voltant de 25 kWh/m2/any i en el sector terciari en uns 75 kWh/m2/any. Si es pren com a model de referència una illa en què la planta baixa es destina al sector terciari i la resta de plantes són ocupades per residents, el consum d’energia previst és de: S

∙ C

+ n ∙ S

∙ C

∙γ

Splanta : superficie planta [m ]: 8.508 2 Cterci: consum terciari [kWh/m /any]: 75 2 Cresi: consum residencial [kWh/m /any]: 25 n: nombre de plantes : coeficient de superficie útil respecte la bruta (0,9).

Igualant consums i produccions es pot establir el nombre de pisos que equilibren l’equació 2. El resultat és de 4,36 pisos, és a dir, que el règim d’autosuficiència (balanç net) en una illa de l’Eixample es troba en planta baixa més 4,4 pisos.

∙ C

+ n ∙ S

∙ C

∙ γ = Producció FV



(8.508 ∙ 75 + n ∙ 8.508 ∙ 25) ∙ 0,9 = 1.410.092



n =4,36

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

B) Grau d’autosuficiència amb captació FV només a coberta.

Aplicant la mateixa metodologia que en l’apartat anterior (A) , si només es disposa de captació solar a coberta, el grau d’autosuficiència, tenint en compte els mateixos paràmetres és el següent:  Energia solar bruta per illa -

La radiació solar bruta incident a coberta, assumint un aprofitament del 70 % de l’espai és de 8.677.309 kWh/any.

 Energia solar fotovoltaica per illa -

Aplicant un factor de rendiment del 15 %, la producció fotovoltaica anual ascendeix a 1.310.596 kWhelec/any.

Prenent també com a model de referència una illa en què la planta baixa es destina al sector terciari i la resta de plantes són ocupades per residents, el consum d’energia previst és de: S

∙ C

+ n ∙ S

∙ C

∙γ

Igualant consums i produccions es pot establir el nombre de pisos que equilibren l’equació 3. El resultat és de 3,8 pisos, és a dir, que el règim d’autosuficiència (balanç net) en una illa de l’Eixample és de planta baixa més 3,8 pisos.

C) Grau d’autosuficiència amb captació FV a coberta. Cas general. Quan només s’estableix producció FV en coberta es pot extreure una expressió general per al nombre de pisos.

∙ C

+ n ∙ S

∙ C

∙ γ = Producció FV



(8.508 ∙ 75 + n ∙ 8.508 ∙ 25) ∙ 0,9 = 1.310.596



n = 3,8

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

9 Ventilació creuada i habitabilitat. La ventilació creuada consisteix en un refredament passiu dels edificis durant les èpoques estivals basada en la conducció d’aire a través de les unitats edificatòries. Per a que aquesta sigui efectiva es requereixen tres factors: corrents d’aire disponibles; un format urbà que faciliti la ventilació; una entrada i sortida als extrems de cadascuna de les unitats (residencia/ oficines, etc.). Si no existeix la possibilitat d’establir una entrada i sortida efectiva que creui la unitat edificatòria a refredar no es podrà realitzar un correcte refredament passiu. De forma qualitativa, la disposició proposada per Cerdà (illes en “I”, “L” i “U”) permet una millor fluència dels corrents d’aire ja que els espais lliures entre edificis són majors i les altures regulatòries proposades són relativament baixes. En contraposició, el format actual (Illes en “O”), les altures reguladores són més elevades i la densitat urbana augmenta, fet que incidirà en major o menor grau en una reducció de la velocitat del vent. No obstant aquest no és un punt crític pel que fa a les possibilitats de ventilació creuada del model actual, ja que continua existint la possibilitat de captar corrents d’aire. El major repte estarà en la possibilitat d’obtenir punts d’entrada i sortida d’aire en els extrems de les diferents unitats (habitatges, oficines, etc).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Possibilitats de ventilació segons tipologies d’illa. Una primera aproximació qualitativa a nivell urbanístic. Font:Elaboració pròpia BCNecologia.

La imatge següent mostra la necessitat de tenir obertures als extrems de cada unitat per a poder beneficiar-se d’una ventilació creuada efectiva. La proposta de l’esquerra només té una obertura per on arriben els corrents d’aire, i com a resultat no es genera cap corrent d’aire interna en la unitat: a efectes pràctics és com si no existís cap obertura. En el cas de la dreta hi ha possibilitat de ventilació creuada i els efectes sobre l’“escombrat” intern és notable i per tant la ventilació creuada és efectiva.

Possibilitats de ventilació segons tipologies d’illa. Una primera aproximació a nivell urbanístic.

Una de les seccions tipus que presenta Cerdà per al sector residencial presenta una profunditat de 20 metres. Aquesta profunditat permet fàcilment ubicar habitatges que vagin d’un extrem a l’altre de l’edifici.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Proposta en planta de Cerdà per a un replà de dos habitatges amb una peça de 20 metes de profunditat i identificació de la proposta dins d’una illa.

Distribució interna d’un habitatge.

La imatge següent mostra qualitativament com aquesta distribució passant permet una ventilació creuada d’extrem a extrem de l’habitatge. Les úniques dependències que no tenen assegurada la ventilació són la cuina i l’estudi ( indicats amb punts vermells).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Possibilitat de ventilació creuada en la proposta original de Cerdà.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

10 Superilles, autosuficiència i electrificació de la ciutat.

 Els edificis són els elements consumidors d’energia que tenen el repte -per mandat europeud’arribar a l’autosuficiència. Pretendre que els edificis captin la major part d’energia que utilitzen no és una utopia. Els edificis presenten un consum específic relativament baix comparats amb altres elements consumidors -com ara els vehicles- i a la vegada presenten grans superfícies per a la captació d’energia solar, per tant són els millors candidats a la autosuficiència. En un teixit urbà dens com el de l’Eixample, la major oportunitat de captació es dona en coberta. Les façanes orientades a sud, que són les millors orientades, reben tan sols un 60 % de l’energia que rep una coberta al llarg de l’any. L’objectiu en quan a captació està doncs a coberta. Pel què fa a la demanda d’energia, tant els sectors residencial com terciari ofereixen un gran marge de millora. Sense entrar en més detall, la demanda mitjana actual en els sectors residencial i terciari tenen un potencial de millora superior al 40 % per a tipus millorats i superior al 60 % en tipus millorats i en règim basal. A grans trets això suposa un consum específic Cal tenir en compte, a més, la progressiva electrificació de tots els àmbits.. Les tecnologies basades en sistemes elèctrics/electrònics cada vegada són més eficients, competitives i requereixen un menor manteniment. Aquesta evolució farà l’electricitat omnipresent en tots els àmbits de demanda. Abans d’entrar en detall sobre les bondats que presenten les superilles com a sistema per a l’autosuficiència energètica en edificis, cal mencionar que la major contribució de les superilles en quan a millora energètica sorgeix principalment de segones derivades: -

Mobilitat: les superilles permeten una millora i intensificació del transport públic, el caminar i la bicicleta, amb una conseqüent disminució d’energia destinada a la mobilitat atenuació de les necessitats en quan a semàfors: eliminació d’unitats per canvi d’usos de l’espai públic. Disminució de necessitats lumíniques per canvi d’usos Gràcies a l’electrificació del parc mòbil, però també al caràcter peatonal que ofereixen les superilles hi haurà una disminució del soroll que permetrà, en molts casos l’obertura de finestres i balcons rebaixant càrregues internes en els edificis.

Atenent ara al binomi edificació-energia, les superilles, presenten avantatges per assolir una bona aproximació a l’autosuficiència. Les superilles es beneficien de varis factors: -

Electrificació dels sistemes energètics urbans Atenuació del perfil de demanda elèctrica per acoblament d’activitats diverses residencial, comercial, oficines, etc) 50

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Consum immediat de la producció FV Possibilitat d’establir una microxarxa local de distribució, beneficiosa en quan a minimització de pèrdues per transport, però també compatible amb la legislació vigent.

Abans d’entrar en una anàlisi genèrica, cal recordar, que quan se sumen diferents perfils de consums, la “senyal” del consum promig s’atenua, això és degut al fenomen estadístic, que minimitza els pics i aplana les corbes individuals. A més, com que hi ha patrons de comportaments dominants i constants en el temps, poder agrupar diferents consums beneficia no tan sols en la previsió més acurada de la demanda, si nó l’atenuació de la seva variabilitat. Aquest fet es veu reflectit en el següen gràfic.

Font:Elaboració pròpia BCNecologia.

El gràfic superior mostra a la banda esquerra la demanda hipotètica d’habitatges de forma individual. A la dreta apareix la suma de demandes. EL resultat és que la corba de la dreta, a partir d’una certa quantitat de nombre d’habitatges és fàcilment previsible i a més la seva corva és molt més suau que les individuals. Per tant, com a resultat d’aquest fenomen, l’objectiu és que l’agrupació de demandes energètiques dona una gran seguretat en quan a previsió i atenuació de pics de demanda. D’altra banda cal considerar la millora que encara es pot introduir en la demanda elèctrica si s'afegeixen, a banda de les demandes en habitatge, les demandes en altres sectors, sobretot consumidors d’energia en horari diürn.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

La introducció d’altres perfils de demanda també ajuden a atenuar encara més la desviació de la corba de demanda total i afegir un plus en la cobertura en hores d’elevada producció FV.

Agregació de consums de diferents sectors. Font:Elaboració pròpia BCNecologia.

Les bondats de l’agregació elèctrica es veuen empoderats en la unitat de superilla, ja que és en aquesta dimensió on s’assegura, en un interval de confiança elevat, la barreja d’usos i serveis que satisfan els punts anteriors. En el cas de trobar un edifici d’habitatges que decideix fer autoconsum o producció FV (cas1), el que succeeix és que el perfil resultant serà pincipalment residencial i es perdrà gran part de la producció FV en hores diurnes. Si s’estén la producció FV a nivell d’illa (cas2), pot ser bastant probable, que els usos en l0illa tinguin un mateix caràcter, probablement residencial, i hi hagi poca o cap activitat terciaria (per exemple un hotel o oficines). Per tant és bastant probable que el perfil de demanda no difereixi molt del cas1. En el cas 3 hi ha una evolució cap a la interconnexió d’illes. Finalment el cas 4 presenta una interconnexió elèctrica total a nivell de superilla. És en aquest cas, on estadísticament, el nombre d’activitats és variada (habitatge, comercial, oficines, hotels, etc) i per tant la capacitat d’autoconsum està assegurada .

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

(1) Un edifici amb autoconsum FV

(2) Una illa amb autoconsum FV

(3) Agrupació d’illes amb autoconsum FV

(4) Superilla amb autoconsum FV.

Evolució de connexió d’edificis compartint sistema fotovoltaic..

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11 ANNEXOS

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.1 Gràfics Hores de sol i radiació solar directa en façanes.

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual.

Identificació de punts en façana per a les diferents configuracions d’illes.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 1: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P1 illes Format “I” (1863) 10,0

10,0

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

1,0

0,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P1a illes Format “L” (1863)

9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P1 illes Format “U” (1863) 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0 Z= -16

1,0

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

0,0 1

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P1b illes Format “L” (1863)

10,0

1,0

feb

Punt P1 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 1: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P1 illes Format “I” (1863) 3,00

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,50 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

0,00

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P1a illes Format “L” (1863)

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P1 illes Format “U” (1863) 3,00 2,50

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P1b illes Format “L” (1863)

3,00 Z =0

feb

oct

nov

des

Punt P1 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 2: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P2 illes Format “I” (1863) 10,0

10,0

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

1,0

0,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

Punt P2a illes Format “L” (1863)

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

nov

des

Punt P2b illes Format “L” (1863)

10,0

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

1,0

0,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P2a illes Format “U” (1863)

9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0 Z= -16

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

0,0 1

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P2b illes Format “U” (1863)

10,0

1,0

feb

Punt P2 illes Format actual“O”

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 2: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P2 illes Format “I” (1863) 3,00

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,50 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

0,00

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

Punt P2a illes Format “L” (1863)

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P2b illes Format “L” (1863)

3,00

3,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P2a illes Format “U” (1863)

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P2b illes Format “U” (1863)

3,00 2,50

feb

nov

des

Punt P2 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 3: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 9,0

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P3 illes Format “I” (1863) 10,0

10,0

9,0

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

9,0

Z= -16

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Z =0

gen

feb

Punt P3a illes Format “L” (1863)

mar

Z= -4

abr

mai

Z= -8

jun

jul

Z= -12

ago

set

Z= -16

oct

nov

des

nov

des

Punt P3b illes Format “L” (1863)

10,0

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,0 Z =0

1,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

1,0

0,0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P3a illes Format “U” (1863)

Z =0 Z= -16

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P3b illes Format “U” (1863)

10,0 9,0

feb

nov

des

Punt P3 illes Format actual“O”

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 3: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P3 illes Format “I” (1863) 3,00

3,00

2,50

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z =0

2,50

Z= -16

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

Punt P3a illes Format “L” (1863)

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P3b illes Format “L” (1863)

3,00

3,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

Z =0

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P3a illes Format “U” (1863)

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P3b illes Format “U” (1863)

3,00 2,50

feb

nov

des

Punt P3 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 4: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 9,0

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P4 illes Format “I” (1863) 10,0

10,0

9,0

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

9,0

Z= -16

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P4a illes Format “L” (1863)

9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

nov

des

Punt P4 illes Format “U” (1863) 10,0 Z =0 Z= -16

9,0

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P4b illes Format “L” (1863)

10,0

1,0

feb

Punt P4 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts tipus 4: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P4 illes Format “I” (1863) 3,00

3,00 Z =0

2,50

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt P4a illes Format “L” (1863)

Z= -4

Z= -8

Z= -12

Z= -16

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P4 illes Format “U” (1863) 3,00 2,50

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

Punt P4b illes Format “L” (1863)

3,00 Z =0

feb

oct

nov

des

Punt P4 illes Format actual“O”

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punt tipus 5 i 6: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 Z =0 Z= -16

9,0

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P5 i P6 assimilable a tots els formats d’illa

Punt tipus 5 i 6: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 2,50

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

Punt P5 i P6 assimilable a tots els formats d’illa

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punt tipus 7 i 8: hores de sol [hores sol/dia] 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Z =0 Z= -16

1,0

Z= -4 Z= -20

Z= -8 Z= -24

Z= -12

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punt P7 i P8 assimilable a tots els formats d’illa

Punt tipus 7 i 8: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00 2,50

Z =0

Z= -4

Z= -8

Z= -16

Z= -20

Z= -24

Z= -12

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

Punt P7 i P8 assimilable a tots els formats d’illa

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Comparativa per mateixa categoria de punts a Z= -12. hores de sol [hores sol/dia] 10,0

10,0

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

illa "I" P1

illa "L" P1a

1,0

illa "U" P1

illa "O" P1

2,0

illa "L" P1b

illa "I" P2 illa "U" P2a

1,0

illa "L" P2a illa "U" P2b

illa "L" P2b illa "O" P2

0,0

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

gen

des

feb

mar

abr

Punts tipus P1

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punts tipus P2

10,0

9,0 8,0

illa "I" P3

illa "L" P3a

illa "L" P3b

illa "U" P3a

illa "U" P3b

illa "O" P3

illa "I" P4 illa "U" P4

9,0

illa "L" P4a illa "O" P4

illa "L" P4b

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punts tipus P3

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punts tipus P4

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Comparativa per mateixa categoria de punts: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 3,00

3,00 2,50

illa "I" P1

illa "L" P1a

illa "U" P1

illa "O" P1

illa "L" P1b 2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

illa "I" P2

illa "L" P2a

illa "L" P2b

illa "U" P2a

illa "U" P2b

illa "O" P2

0,00

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

gen

des

feb

mar

abr

Punts tipus P1

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

Punts tipus P2

3,00

2,50

illa "I" P3

illa "L" P3a

illa "L" P3b

illa "U" P3a

illa "U" P3b

illa "O" P3

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

illa "I" P4

illa "L" P4a

illa "U" P4

illa "O" P4

illa "L" P4b

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punts tipus P3

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punts tipus P4

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.2 Gràfics Hores de sol i radiació solar directa a l’espai públic.

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual “O”.

Identificació de punts en l’espai públic per a les diferents configuracions d’illes.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “I”: hores de sol [hores sol/dia] 14,0

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

Alt = 16

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt D 14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

4,0 Alt = 16

jul

ago

set

oct

nov

des

oct

nov

des

oct

nov

des

Punt E

14,0

2,0

jun

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt F 14,0

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

Alt = 16

jun

jul

ago

set

Punt G

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt H

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punt I

ago

set

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “I”: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt D

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

set

oct

nov

des

set

oct

nov

des

Punt E

5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt F

jun

jul

ago

Punt G

5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt H

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punt I

ago

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “L”: hores de sol [hores sol/dia] 14,0

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

Alt = 16

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt D 14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

4,0 Alt = 16

jul

ago

set

oct

nov

des

oct

nov

des

oct

nov

des

Punt E

14,0

2,0

jun

2,0

Alt = 23

0,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt F

jun

jul

ago

set

Punt G 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Alt = 16

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punt I

ago

set

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “L”: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt D

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

set

oct

nov

des

set

oct

nov

des

Punt E

5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

feb

mar

abr

mai

Punt F

jun

jul

ago

Punt G 5,00 Alt = 16

Alt = 23

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

Punt I

ago

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “U”: hores de sol [hores sol/dia] 14,0

14,0

12,0

Alt = 16

12,0

Alt = 23

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt D

Alt = 16

Alt = 23

10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

feb

mar

abr

mai

jun

Alt = 23

jul

Punt E

14,0 12,0

Alt = 16

ago

set

oct

nov

des

Punt F

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Illes en “U”: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt D

Alt = 23

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

mar

abr

mai

jun

jul

Punt E

5,00 Alt = 16

feb

ago

set

oct

nov

des

Punt F

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts “A” “B” i “C” (per a totes les configuracions d’illes): hores de sol [hores sol/dia] 14,0

14,0 Alt = 16

12,0

Alt = 23

Alt = 16

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

Alt = 23

0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt A

Alt = 16

Alt = 23

10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

mar

abr

mai

jun

jul

Punt B

14,0 12,0

feb

ago

set

oct

nov

des

Punt C

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Punts “A” “B” i “C” per a totes les configuracions: Radiació solar directa [kWh/m2/dia] 5,00

5,00 Alt = 16

Alt = 23

Alt = 16

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Alt = 23

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

ago

set

oct

nov

des

gen

Punt A

Alt = 23

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00 gen

feb

mar

abr

mai

jun

jul

mar

abr

mai

jun

jul

Punt B

5,00 Alt = 16

feb

ago

set

oct

nov

des

Punt C

ago

set

oct

nov

des

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.3 Règim basal en el sector residencial El consum d’un habitatge depèn de multitud de variables i, entre aquestes, els hàbits. Per unificar les dispersions de consums que ocasionen els diferents hàbits dels usuaris se solen homogeneïtzar o regular les condicions d’anàlisi dels diferents usos o serveis. Cal fixar-ne els valors, consignes, estratègies o valors de contorn per poder comparar diferents demandes o consums de forma adient. S’entén com a demanda d’energia d’usuari a la quantitat final d’energia que un usuari sol·licita per realitzar una activitat (per exemple, pujar en ascensor) o assolir un determinat estat tèrmic (escalfar una estància). S’entén com a consum d’energia final aquella quantitat d’energia (generalment electricitat o gas natural) que utilitzen els sistemes actius per a subministrar una determinada demanda d’energia. Un exemple clarificador és el de la bomba de calor: el consum d’electricitat de la bomba de calor (energia final) s’utilitza per donar energia en forma de calor (demanda d’energia d’usuari). Pels electrodomèstics, la il·luminació i altres usos elèctrics, la demanda i el consum són coincidents. El rendiment relaciona la demanda i el consum: Consum = Demanda / rendiment A continuació es donen els valors de demandes i consums per a tres tipologies d’habitatges a Barcelona amb diferents sistemes d’aprovisionament energètic. Els valors que s’associen als diferents habitatges estan seleccionats a partir d’informació provinent de diferents fonts.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Habitatge actual: habitatge estàndard promig a Barcelona. Habitatge millorat: habitatge que incorpora millores dels factors relacionats amb el consum i demanda d’energia (factors fisico-tècnics, factors actius i hàbits). Habitatge en règim basal: habitatge millorat però que minimitza encara més el consum d’energia ja que es rebaixen els estàndards dels serveis i se situen en règim basal. S’estableixen en aquest règim les aportacions mínimes que garanteixen la cobertura imprescindible pels diferents usos energètics.

1) Demandes d’energia (kWh). Tipologia d’habitatge

Ús

Actual

Millorat

En règim basal

Calefacció

1.890

800

494

ACS

1.530

1.050

428

Refrigeració

800

600

247

Cuina+forn

1.050

900

760

Il·luminació

600

200

160

Elements comuns

100

Electrodomèstics

2.120

1.220

516

Total

8.090

4.870

2.665

Estalvi (%)

40 %

66 %

2.500 estàndard 2.000

millorat

règim basal

2.120

1.890

1.530

kWh/any

1.500 1.220 1.050

1.050

1.000

900 800

800

760 600

500

600 516

494

428 247

200 160

100 100 60

0 Calefacció

ACS

Refrigeració

Cuina+forn

Il·luminació

Elements comuns Electrodomèstics

Valors de demandes per a diferents tipologies d’habitatge (kWh/any)

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Les millores tècniques per a cada ús energètic i tipologia d’habitatge han estat les següents: Ús

Habitatge millorat

Calefacció

Millora de tancaments (Uparets=0,25 Ufinestres=1,5); evitar infiltracions; millora hàbits. T consigna = 21

Aigua calenta sanitària

Difusors; millora d’hàbits.

Refrigeració

Ventilació creuada; T> 26 C; millora d’hàbits

Cuina i forn

Tecnologia d’inducció; millora hàbits

Il·luminació Elements comuns

Tecnologia LED; millora hàbits Llums de replà i ascensor; millora hàbits

Electrodomèstics

Tecnologia eficient; millora hàbits

Habitatge en règim basal Bioclimatisme, millora de tancaments (Uparets=0,25 Ufinestres=1,5); evitar infiltracions; millora hàbits. T consigna = 19; Extremar millora d’hàbits 10 litres/persona/dia (6 d’ús + 4 en canonada); extremar millora d’hàbits Ventilació creuada; T> 26 C; extremar millora d’hàbits Tecnologia d’inducció; Intensificació cuina crua; extremar millora d’hàbits Tecnologia LED; extremar millora d’hàbits Augmentar freqüència de pujar a peu; extremar millora d’hàbits Només electrodomèstics imprescindibles: nevera, rentadora, PC i microones; extremar millora d’hàbits

2) Consums d’energia. En l’actualitat els habitatges comparteixen diferents fonts d’energia final per satisfer les necessitats dels usos que s’acaben de presentar. L’electricitat i el gas representen quasi la totalitat d’aquesta energia d’ús final per part de l’usuari. Altres tipologies de fonts d’energia utilitzades serien: gas liquat (bombones de butà), fusta, energia solar tèrmica, etc. Per simplificar l’elevada quantitat de tipologies d’habitatges segons fonts d’energia (gas i electricitat) enfront dels usos (calefacció, ACS, cuina, etc), s’escullen dues tipologies bàsiques d’habitatges segons fonts: l’habitatge a gas natural (per calefacció, ACS, cuina i forn) i habitatge elèctric. Els consums d’energia per a les diferents tipologies d’habitatge aplicats a les demandes anteriors són:  Consums d’energia (kWh/any) en habitatges a gas (2,34 persones). Ús

Font

Calefacció

Tipologia d’habitatge Actual

Millorat

En règim basal

gas

2.100

889

548

ACS

gas

1.800

1.500

612

Refrigeració

electricitat

229

171

Cuina+forn

gas

1.050

900

760

Il·luminació

electricitat

600

200

160

Elements comuns

electricitat

100

Electrodomèstics

electricitat

2.120

1.220

516

Total

MIX

7.999

4.980

2.727

38 %

66 %

Estalvi (%)

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

2.500 estàndard

2.100

millorat

règim basal

2.120

2.000 1.800

1.500

kWh/any

1.500 1.220 1.050

1.000

900

889

760 612

548

600 516

500 229

200 160

171

100 100

0 Calefacció

ACS

Refrigeració

Cuina+forn

Il·luminació

Elements comuns Electrodomèstics

Taula i gràfic de consums d’energia en habitatges a gas (2,34 persones) pels diferents usos

 Consums d’energia (kWh/any) en habitatges elèctrics (2,34 persones). Tipologia d’habitatge

Ús

Font

Actual

Millorat

En règim basal

Calefacció

electricitat

540

229

141

ACS

electricitat

765

525

214

Refrigeració

electricitat

229

171

Cuina+forn

electricitat

1.050

900

760

Il·luminació

electricitat

600

200

160

Elements comuns

electricitat

100

Electrodomèstics

electricitat

2.120

1.220

548

Total

electricitat

5.404

3.345

1.954

38 %

64 %

Estalvi (%)

2.500 estàndard

millorat

règim basal

2.120

2.000

kWh/any

1.500 1.220 1.050

1.000

900 765 540

760 600

525

548

500 229

214

141

229

200 160

171 71

100 100 60

0 Calefacció

ACS

Refrigeració

Cuina+forn

Il·luminació

Elements comuns Electrodomèstics

Taula i gràfic de consums d’energia en habitatges elèctrics (2,34 persones) pels diferents usos

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

11.4 Rati entre radiació rebuda en el pla horitzontal i superfície inclinada 30 30 sud. En aquest apartat es calcula el rati entre la radiació global rebuda en el pla horitzontal a Barcelona i la rebuda en una posició òptima de captació solar FV (35 (35 graus d’inclinació i orientació sud). El rati obtingut és de 1,08, 1,08, és a dir, es capta un 8 % més de radiació en la superfície inclinada que en el pla horitzontal.

Radiacions solars mensuals per a un pla horitzontal a Barcelona.

Radiacions solars mensuals per a una superfície inclinada 30 graus i orientació Sud Sud a Barcelona.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.5 Potencial de captació solar en l’espai públic mitjançant pèrgoles FV.

S’ha pres per al càlcul de potencial solar FV pèrgoles situades a 5 metres d’altura mitjana, una inclinació base de 20 graus i orientació sud.

Agrupació d’illes. Format “I” (1863)

Agrupació d’illes. Format “U” (1863).

Agrupació d’illes. Format “L” (1863)

Agrupació d’illes. Format actual “O”.

Identificació de punts en l’espai públic per a les diferents configuracions d’illes.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

Illes en I.

punt d

punt e

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

punt f

punt g

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

punt h

punt i

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

Illes en L.

punt d

punt e

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

punt f

punt g

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

punt i

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

Illes en U.

punt d

punt e

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

punt f

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

Illes en O.

punts a i b

punt c

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.6 Consum d’energia a l’espai públic. En primer lloc s’ha calculat la superfície d’espai públic (peatonal i l'equivalent de via bàsica) equivalent per a cadascuna de les peces escollides.

Àrees format “I”

Àrees format “U”

Àrees format “L”

Àrees format Format “O” superilla

Àrees format Format “O” actual

Diferents tipologies d’agrupacions de superilles i identificació dels usos dels espais.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Les àrees per a cada tipologia són: Format

via bàsica

peatonal

illa

interior d'illa

total

"I" "L" "U" "O" superilla "O" actual

15.952 15.952 15.952 15.952 47.808

88.229 85.730 77.057 31.856 0

55.020 57.519 66.192 82.152 82.152

0 0 0 29.241 29.241

159.201 159.201 159.201 159.201 159.201

Les demandes d'intensitat lluminosa són de 10 lux per a l'espai públic peatonal i 30 lux el valor a via bàsica 30 Lux. La següent ponderació dóna els valors equivalents per tipologia de superilla. Format "I" "L" "U" "O" superilla "O" actual

vial 15.952 15.952 15.952 15.952 28.685

superfícies [m2] peatonal 88.229 85.730 77.057 31.856 19.123

Lux ponderats [lux] 13,1 13,1 13,4 16,7 22,0

total 104.181 101.682 93.009 47.808 47.808

El consum d’energia associat a l’espai públic deriva principalment de la il·luminació i de la senyalització semafòrica. L'equació bàsica que lliga el nivell d'iluminació [lux] amb altres paràmetres de càlcul és. .

làmpara = 100 lumen / W = 100 lux.m2/W fu = factor d’utilització: 0,8 fm = factor de manteniment = 0,7

= 100

. 0,8 0,7 .

= 56

S'ha vist que cada superilla té un grau d'iluminàcia diferent N[lux]. La potència requerida per unitat de superfície serà.

1 56

[

]

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

= 0,0178

[

]

El que suposa un consum anual per unitat de superfície (8760/2 hores de funcionament). ℎ

= 4380 ℎ /

0,0178

= 78,21

[

. ℎ .

]

[

]

Caldria afegir el consum dels reguladors , que s’estimen en un 10 % del consum de les lluminàries, per tant el consum final associat a la il·luminació de l’espai públic ascendiria a.

= 1,1 78,21

= 0,0860

ℎ .

[

ℎ .

[

]

Els requeriment lumínics són de 10 Lux en zona peatonal i 30 per vies bàsiques. Aplicant a cadascuna de les diferents tipologies d'illa, segons necessitats lumíniques equivalents, els consums en quan a il·luminació de l'espai públic és:

Format "I" "L" "U" "O" superilla "O" actual

vial 15.952 15.952 15.952 15.952 28.685

superfícies [m2] peatonal total 88.229 104.181 85.730 101.682 77.057 93.009 31.856 47.808 19.123 47.808

Lux ponderats [lux] 13,1 13,1 13,4 16,7 22,0

consum il.lum kWh/any 117.033 114.884 107.425 68.552 90.453

Pel que fa a la regulació semafòrica s’estima, segons fonts del mateix Ajuntament de Barcelona, la potència mitjana per cruïlla és de 250 W (lluminàries més controladors)En cruïlles especials però es pot arribar als 500 W. Prenen com a referència el valor mig de 250 W, el consum anual equivalent per cruïlla seria de 2.190 kWh/any. Aquest és el valor que es prendrà per a una cruïlla (via bàsica – via bàsica) i un valor de 1.000 kWh/any per una cruïlla (via bàsica – via peatonal).

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

Els consums finals per cada tipus de superilla en l’espai públic eficient són:

superfícies [m2] Format "I" "L" "U" "O" superilla "O" actual 4

Illuminàcia

consum il.luminació

vial

peatonal

total

[lux]

kWh/any

15.952 15.952 15.952 15.952 28.685

88.229 85.730 77.057 31.856 19.123

104.181 101.682 93.009 47.808 47.808

13,1 13,1 13,4 16,7 22,0

117.033 114.884 107.425 68.552 90.453

consum semafors [kWh/any] via via bàsica peatonal 2190 4000 2190 4000 2190 4000 2190 4000 19710 0

total consum [kWh/any] 123.223 121.074 113.615 74.742 110.163

Els ratis de consum en quan a energia consumida en il·luminació i semàfors[kWh/m2/any] per a cada tipologia de superilla són: 2,50

2,30

kWh/m2/any

2,00 1,56 1,50 1,18

1,19

1,22

"I"

"L"

"U"

1,00

0,50

0,00

"O" superilla

"O" actual

S’ha considerat, en una primera aproximació. que del total de l’espai públic, l’espai que és il·luminat amb caràcter peatonal correspona un 40 % de l’espai total. 95

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.7 Determinació genèrica del nombre de plantes autosuficients en un edifici.

La formulació següent assumeix les següents condicions: -L'energia FV és captada exclusivament en coberta. -L'energia FV captada és igual a la consumida durant l'any en règim de balanç net. -El consum de la planta baixa és Cb [kWh/m2/any] i la resta de plantes Cp [kWh/m2/any]

Les variables a considerar són: - Energia solar que rep la superfície de pèrgoles en coberta: G [kWh/m2/any] - Ocupació de la coberta: ocup [◦/1] - Eficiència de tot l'equipament FV: rend [◦/1] - Consum elèctric per unitat de superfície en planta baixa: Cb [kWh/m2/any] - Consum elèctric per unitat de superfície per pis: Cp [kWh/m2/any] - Nombre de pisos autosuficientes: N - Coeficient d’ocupació (m2 útils/m2 construits):  : 0,9

L'equació que equilibra el consum i les produccions és: G x ocup x rend = (Cb + N x Cp).  D'aquí, N:

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

−

Agafant els següents valors: -G: 1457[kWh/m2/any] radiació en el pla horitzontal - ocup [◦/1]: 0,7 - rend [◦/1]: 0,15 - Cb 75 [kWh/m2/any] en règim basal - Cp 25 [kWh/m2/any] en règim basal 1457 0,7 0,15 − 75 0,9 = 25

= 3,8

Per tant, en règim d'autosuficència, captació del 70 % de l'energia rebuda en coberta, es dona cobertura a planta baixa més quasi quatre pisos (3,8). Una de les preguntes que resulta d'aquesta anàlisi és per què s'escull un 70 % de la radiació que "atrapa" la coberta i a més s'utilitza conceptualment una pèrgola horitzontal o "quasi horitzontal". El cert és que hi ha varis criteris per a col·locar Superficies de captació, i els criteris poden respondre a diferents prioritats, les dues principals: eficiència econòmica i maximització de captació. En el cas de disposar de grans quantitats de superfície s'opta sempre per la solució econòmica, però quan l'espai és reduït i es vol captar el màxim d'energia, el criteri de m`màxima captació s'imposa, i més quan els preus de les cèl·lules van baixant. Els següents gràfics expliquen aquestes casuísitiques.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

En les imatges següents es mostra la superfície o "pell" en el pla horitzontal per la que flueix la totalitat de l'energia radiant solar que arriba a la coberta. És a dir, si es disposés d'una coberta FV extensa en el 100 % de la superfície es captaria la màxima radiació possible. No obstant la disposició de superfícies FV es disposen en un cert angle per maximitzar la radiació captada per unitat de placa.

Captació per unitat de coberta en el pla horitzontal

Coberta "teòrica" en el pla horitzontal

En la imatge següent es mostra com a mesura que s'augmenta la inclinació de les plaques és necessari augmentar la distància entre fileres per no produir ombres i baixar la producció.

+ Plaques amb baixa inclinació i baixa separació entre plaques

Plaques amb alta inclinació i alta separació entre plaques

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

No obstant, posar les plaques separades significa perdre producció FV en quan a superfície disponible en coberta: hi ha moments al llarg de l'any, sobretot durant l'estiu, en que gran part de la radiació solar cau directament sobre la coberta sense produir electricitat. Per tant aquest criteri no semblaria el més adequat en sistemes urbans densos, on justament la necessitat de superfície de captació és el factor més rellevant.

Atenent a la separació que s'ha de deixar entre plaques (sota criteris de productivitat econòmica o màxima producció per unitat de superfície FV es calcularà quina és la productivitat per unitat de superfície fotovoltaica i per unitat de coberta.

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

La relació entre superfície de coberta i plaques és:

A partir de les radiacions a Barcelona sobre Superficies inclinades i orientades a sud es pot obtenir quina és la productivitat per unitat de placa FV i per unitat de coberta.

inclinació Rel superf FV (coberta/placa)

Radiació

Prod FV per superf per superf placa coberta

[◦]

[]

[kWh/m2 inclin/any]

[kWh/m2 coberta/any]

0 10 20 30

1,0 1,4 1,7 1,9

1457 1533 1572 1576

219 230 236 236

219 169 141 122

L'anàlisi gràfica mostra com la productivitat (per unitat de placa FV) creix a mesura que augmenta la inclinació de la placa i de manera inversa, la productivitat per àrea de coberta disminueix. Per tant, si es vol augmentar la productivitat per unitat de coberta, el millor és tenir plaques el més horitzontal possibles, amb un pendent suficient per l'autoneteja quan plogui.

100

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà

Moisès Morató Güell

11.8 Radiacions sobre superfícies inclinades a Barcelona. Orientació sud.

0 graus inclinacio sud (pla horitzontal)

10 graus inclinacio sud

101

Cosideracions energètiques de l’EIxample de Cerdà C

Moisès Morató Güell

20 graus inclinacio sud

30 graus inclinacio sud

102